2020年高考化学真题分类训练 专题14 化学反应原理综合(教师版含解析)

223p222223p222专题

化学反应原理综合2020年考题1年课标硫是一种重要的基本化工产品法制硫酸生产中的关键工序是的催化氧化：2SO(g)+2

O(g)2

。回答下列问题：(1)钒催剂参与反应的能量变化如图所示O与SO反生成VOSO(s)和VO的热化学方程式252424为：_________。(2)当SO(g)(g)和起的物质的量分数分别为和82%时和5.0MPa222压强下，平衡转化率随度的变化如图所示。反应在5.0MPa、℃时的α=__________判断的依据是_。响α的素有_________。(3)将组物的量分为2m%m%和q%的气体通入反应器在度压p条下222进行反应。平衡时，若SO转率为，则SO压为___________，衡常数K以压表示，分压=压物质的量分数。α(4)研究明SO催化氧化的反应速率方程为v=k(−1)0.8

(1−n。中：为应速率常数，随温度t升高而增大为平转化率为时刻SO转率为数时一系列温度下的、α值入上述速率方程，得到v~t曲，如图示。

mmm252424２1m22324325222434125mmm252424２1m2232432522243412524241225223221曲线上最值所对应温度称为该下反应的最适宜温度t。t<t时v逐渐提高t>t后，逐下降。原因是。【答案】O(s)+2SO(g)2VOSO(s)+VO(s)∆=351kJ-(2)0.975

该反应气体分子数减少，增大压强高。所以，该反应在550℃压强为5.0MPa＞＝的所以p=5.0MPa

反应物和O的始浓度组成、温度、压强22(3)

mp100

(4)升高度增使渐提高α降使逐下降＜

增对v的高大于α引的降低；m当t＞，增大对v的高小于α引起的降低【解析据斯定律已的热化学方程式通过一定的数学运算以求出目标反应的应热；根据压强对化学平衡的影响，分析图中数据找到所需要的数据；根据恒压条件下总压不变，求各组分的分压，进一步可以求出平衡常数；根据题中所给的速率公式，分析温度对速率常数及二氧化硫转化率的影响，进一步分析对速率的影响。【详解】题中信息可知：①(g)+

O(g)SO(g)∆H98kJ∙mol-②(s)+V(s)+(g)∆=-③(s)+(s)H=399kJ∙mol-1根据盖斯定律可知，-

2得2VO(s)+2VOSO(s)+O，H=∆H-H=(-399kJ∙mol1--∙mol-351kJ∙mol-1

以反应的热化学方程式为O(s)+2VOSO(s)+VO(s)∆H--1；424(2)SO(g)+2

O(g)SO(g)该反应是一个气体分子数减少的放热反应增大压强可以使化学平衡向正反应方向移动此相温度下越大的平衡转化率越大以反应在℃强5.0MPa条件下SO的衡转化率一定高于相同温度下、压强为2的因此，图中数据可知，α。响的素就是影响化学平衡移动的因素，主要有反应(N和O的度、温度、压强等。22

3332223m23332223m26242(3)假设气体的物质的量为100mol，SO、和N的质的量分别为2m、m和qmol，2222m+m+q=3m+q=100SO的平衡转化率为α，则有下列关系：2起始量mol)

SO2

+

O

2

矾催化剂

SO

3变化量mol)

m

平衡量mol)2m(1-

m(1

平衡时气体的总物质的量为n(总=-)+m(1-α)+2mmol+q，则的物质的量分数为nn

2mmol100%112mm

反应在恒压容器中进行，因此，的压(SO)=

2m

，(SO)=

2mm，(O)=100m100m

，在该条件下，(g)+

O(g)(g)的=23p

2

2

p2m

0.5

。(4)由于该反应是放热反应，温度升高后α降。由题信息可知=k

0.8

，升高温度增大使逐提高，但降使逐下降。当＜，增大对的高大于α引的降低；当＞

，m增大对的高小于引的降低。【点睛】本题有关化学平衡常数的计算是一个难点，尤其题中给的都是字母型数据，这无疑增了难度。这也是对考生的意志的考验，只要巧妙假设、小心求算，还是可以得到正确结果的，毕竟有关学平衡的计算是一种熟悉的题型。本题的另一难点是最后一问，考查的是速率公式与化学平衡的综合理，需要明确化学反应速率与速率常数及平衡转化率之间的函数关系，才能作出正确的解答。所以，耐心细心才是考好的保证。2．年新课标天气主要成分为CH，一般还含有CH等类，是重要的燃料和化工原料。426(1)乙烷一定条件可发生如下反应CH(g)=CH(g)+H(g)，相关物质的燃烧热数据如下表所示：26242物质

C(g)HH(g)

p12214226p12214226燃烧热H/(−1

)

-1560

-1411

-①−1

。②提高该反应平衡转化率的方法_、。③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压p发生上述反应，乙烷的平衡转化率为。应的平衡常数K用衡分压代替平衡浓度计算，分=总压物质的量分数。(2)高温甲生成乙烷的反应如下2CH4

段的速率方程为k

c

，其中k为应速率常数。①设反应开始时的反应速率为，烷的转率为时反应速率为，=_____r。②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的_________。A．加烷浓度r增大C乙烷的生成速率逐渐增大

B增加H浓，大2D．降低反应温度k减(3)CH和都是比较稳定的分子家用电化学装置实现两种分子的耦合转化理下图所示：42①阴极上的反应式为________②若生成的乙烯和乙烷的体积比为∶，消耗的和CO体积比_________。【答案】①

②升高温度

减小压强增体)

③

αα(2+α)(1-α

(2)①－

②(3)①=CO+O−2

②∶【解析】【分析①写出三种气体的燃烧热的热化学方程式根据盖斯定律进行计算目标反应H；②反应CH(g)移动；

CH(g)+H(g)为体体积增大的吸热反应高温度减小压强平衡等都向正反应方向242

142262221242222222326242142262221242222222326242624226242p1③根据已知乙烷的转化率起时加入的乙烷和氢气各为出段式出衡时各物质的分压，带入平衡常数的计算公式进行计算；(2)①根r=k×

cCH

，若=kc，甲烷转化率α时的浓度为c(1-

α

)，则=kc(1-2

α

)；②根据反应初期的速率方程为r=k×，其中反应速率常数，据此分析速率变化的影响因素；CH(3)①由可知CO在阴极得电子发生还原反应，电解质传到O-，据此写出电极反应；2②令生成乙烯和乙烷分别为2体和1积，根据阿伏加德罗定律，同温同压下，气体体积比等于物质的量之比，再根据得失电子守恒，得到发生的总反应，进而计算出为消耗CH和CO的体积比。【详解】由表中燃烧热数值可知：①H(g)+

O(g)=2CO(g)O(l)H-1560kJ-；CH(g)+3O(g)=2CO+2HO(l)H=-1411kJ∙mol1

③(g)+

12

O(g)=HO(l)H=-∙mol-据盖斯定律可知-②③得H(g)H(g)+，HH-H∆H=(1560kJ∙mol-)(----286kJ∙mol-)=137kJ-212

，故答案为137；②反应CH(g)CH(g)+H(g)为体体积增大的吸热反应，高温度、减小压强平衡都向正反应方向移动，故提高该反应平衡转化率的方法有升高温度、减小压增大体；③设起始时加入的乙烷和氢气各为1mol列出三段式，CH(g)CH(g)(g)26242起始(mol)101转化(mol)

α

αα平衡(mol)1

αα

1+

α平衡时，C、和H平衡分压分别为；1）

α1p、p和，则反应的平衡常数为K=2(2)①根据=k

cCH

r=k烷化率为

时的浓度为c(1-αr=kc(1α)以r=(1-r；221②．大反应物浓度反应速率增大，故A说正确；B由速率方程可知，初期阶段的反应速率与氢气浓度无关，故B说错误；C反应物甲烷的浓度逐渐减小，结合速率方程可知，乙烷的生成速率逐渐减小，故C说错误；D．学应速率与温度有关，温度降低，反应速率常数减小，故D正。答案选AD。(3)①由图可知CO在极得电子发生还原反应，电极反应为CO+2e-2-；22

42242624224422426242242422244②令生成乙烯和乙烷分别为2体和1积，根据阿伏加德罗定律，同温同压下，气体体积比等于物质的量之比，再根据得失电子守恒，得到发生的总反应为=2CH+HO+5CO，即消耗CH和CO的积比为6:5。3．年新课标二化催化加氢合成乙烯是综合利用CO的热点研究领域。回答下列问题：2(1)CO催加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n(CH∶n(HO)=__________当反应达到2242平衡时，若增大压强，则n(CH填变”变小“变)。(2)理论算表明，原料初始组成n(CO)∶(H∶，体系压强为，应达到平衡时，四种组分22的物质的量分数随温度T的化如图所示。图中示H变的曲线分别______催化加氢合成CH反应的Δ填大于或小”。(3)根据中点A(440K0.39)，算该温度时反应的平衡常数K=_________(MPa)−3列计算式以分压表p示，分压=压物质的量分数。(4)二氧碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成CHHCH等碳烃。一定温度和压强条363848件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应_。3案】(1)1∶

变大(2)dc

小于(3)

1或3

等6(4)选择适催化剂等【解析】

222242243222242243【分析】根据质量守恒定律配平化学方程式，可以确定产物的物质的量之比。根据可逆反应的点分析增大压强对化学平衡的影响。根据物质的量之比等于化学计量数之比，从图中找到关键数据确定表各组分的曲线，并计算出平衡常数。根据催化剂对化反应速率的影响和对主反应的选择性，工业上通要选择合适的催化剂以提高化学反应速率、减少副反应的发生。【详解】催加氢生成乙烯和水，该反应的化学方程式可表示为2CO

CH=CHO，222此，该反应中产物的物质的量之比n(CH：(H：。于该反应是气体分子数减少的反应，当反应达到平衡状态时，若增大压强，则化学平衡向正反应方向移动(CH变。(2)由题中信息可知，两反应物的初始投料之比等于化学计量数之比；由图中曲线的起点坐可知a所表示的物质的物质的量分数之比为1:3和表的物质的物质的量分数之比为1:4则合化学计量数之比可以判断，表示乙烯变化的曲线是d，表示二氧化碳变化曲线的是c。图中曲线的变化趋势可知，升高温度，乙烯的物质的量分数减小，则化学平衡向逆反应方向移动，则该反应为放热反应H小于。(3)原料初始组成n(CO∶(H3，在体系压强为0.1Mpa建平衡。由A点标可知，该温度下，氢22气和水的物质的量分数均为0.39则乙烯的物质的量分数为水的四分之一，即

0.39

，二氧化碳的物质的量0.39分数为氢气的三分之一，即，因此，该温度下反应的平衡常数

K

40.396

0.3940.39

10.1

(MPa)-=

(MPa)-。(4)工业通常通过选择合适的催化剂，以加快化学反应速率，同时还可以高目标产品的选择性，减少副反应的发生。因此，一定温度和压强下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，应当选择合适的化剂。4．年天津)利用太阳能光解水，制备的H用还原CO合有机物，可实现资源的再利用。回答22下列问题：Ⅰ

半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中，光照时可在其表面得到产物(1)下图该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光解水能量转化式___________

3222322322a1a223222322322a1a222(2)若将催化剂置于NaSO溶液中物一为23

S

一产物为_________将催化剂置于AgNO溶液中，产物之一为O，出生成另一产物离子反应__________Ⅱ

用还CO可在一定条下合成OH(不虑副反应：(g)OH(g)+HO(g)2232

(3)某温下容密闭容器中和H的始浓度分别为amol‧-和3amol‧L-1反平衡时OH的产率为，温度下反应平衡数的值_(4)恒压CO和的始物质的量比为1:3，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时22甲醇的产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出H。①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因_。②点醇产率高于点的原因_。③根据上图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度。Ⅲ

调节溶液可现业废气CO的获释放(5)

CO

的空间构型__________。知25℃碳酸电离常数为KK，溶液时。3【答案】I.(1)光能转化为化学能2II.(3)27a2(1-b)

(2)H

=Ag(4)①该应为放热反应，温度升高，平衡逆向移或衡常数减小②分子筛膜从反应体系中不断分离出O，利于反应正向进行，甲醇产率升高③(5)平面正三形

K

a1

K

a1

K

a2

22232233=3222323a133a2K(HCO22232233=3222323a133a2K(HCO)=1012K(HCO)=1012333-【解析】I.(1)根据图示，该催化剂在水中发生光催化反应的方式为2H转化形式为光能转化为化学能。

光照催化剂

2H，光解水能量22(2)若将催化剂置于NaSO溶液中，产物之一为23

S

，

2-3

被氧化成

S

，则H+

被还原为H，即另一产物为H；将该催化剂置于AgNO溶液中，产物之一为O，元素的化合升高O为化产物，则生成另一产物的反应为还原反应Ag+电子能力大于H成一产物的离子反应式为Ag

+e-=AgII.(3)CO和的始浓度分别为‧L-122量浓度为abmol/L，据三段式

和amol‧-1，CHOH的率为，则生成的物的c起始）（mol/L)

CO（g）+3H（g)22a

CHOH(g)O(g)3200c转化）（mol/L)c平衡）（mol/L)

aba(1-b)

3ab3a(1-b)

abab

abab则反应的平衡常数K=

c(CHOH)O)3c(CO(H22

=

27a4

。(4)①该应为放热反(H温度升高平逆移或衡常数减小故醇平衡产率随温度升高而降低；②因为分子筛膜能选择性分离出H，(HO)减小，有利于反应正向进行，甲醇产率升高，故P甲醇产率高于T点③根据图示使该分子筛膜210时甲醇的产率最大在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反温度为210℃III.(5)

CO

2-3

中的电子对数为

-3×2)=0σ键子对数为，层电子对数为，上有孤电子对故

CO

2-3

的空间构型为平面正三角形CO的离程式为HCO⇌H+

HCO

-3

、

-3

⇌+

+

CO

2-3

，则K=

c)c(HCO-)c+)2-、=cCO)c(HCO)2

)

，当溶液的pH=12时，

+

-，将其代入K、a1K中分别求出ca2

HCO

-2--a123a2

24

Kc(HCO)c(HCO：a1a22323c

HCO

)：c：(10123

K：24K。a1a1a25．年江苏)CO/循在能的贮释、燃料电池等方面具有重要应用。2

33223322(1)CO催加氢。在密闭容器中，向含有催化剂的KHCO溶液(CO与溶反应制中通入H生2322HCOO-，其离子方程式__________；他条件不变HCO-化为HCOO-的转化率随温度变化如-所示。反应温度在40℃℃围内HCO-催化加氢的转化率迅速上升，其要原因_____________(2)HCOOH燃电池。研究HCOOH燃电性能的装置如-所，两电极区间用许+半透膜隔开。

、+过的①电池负极电极反应式为____________放电过程中需补充的物质A为填学)。②图-示的HCOOH燃电池放电的本质是通过HCOOH与的应，将化学能转化为电能其反应的离子方程式为。(3)HCOOH催释氢。在催化剂作用下，HCOOH分生成CO和H可能的反应机理如图-所。22①催化释氢反应除生成CO外，还__________(填学。

2422322424223224222222②研究发现：其他条件不变时，以溶代替HCOOH催释氢的效果更佳，其具体优点是_______________。【答案】

3

2

催化剂

HO2

温度升高反应速率增大，温度升高催化剂的活性增强(2)①

O32

H②

2HCOOH2OH2HCO22

或

2HCOOO2

3(3)①HD

②提高释放氢气的速率，提高释放出氢气的纯度【解析】【分析】据元素守恒和电荷守恒书写离子方程式；从温度对反应速率的影响以及温度对催化剂的影响的角度分析。(2)该装为原电池装置，放电时HCOO转化为被氧化，所以左侧为负极转化为2+被还原，所以右侧为正极。(3)HCOOH生HCOO和H+

分别与催化剂结合，在催化剂表面H分生成CO和H

，之后在催化剂表面H

和第一步产生的H反应生成H。【详解含有催化剂的KHCO溶中通入H生元守恒和电荷守恒可得离子方程式为：HCO

+H

2

催化剂

HCOOˉ+HO反应温度在40℃℃围内时，随温度升高，活化分子增多，反应速率2加快，同时温度升高催化剂的活性增强，所以H

的催化加氢速率迅速上升；(2)①左为负极，碱性环境中HCOO失子被氧为HCO

，根据电荷守恒和元素守恒可得电极反应式为HCOO－

+H；电池放电过程中，钾离子移向正极，即右侧，根据图示可知右侧的阴离2子为硫酸根，而随着硫酸钾不断被排除，硫酸根逐渐减少，铁离子和亚铁离子进行循环，所以要补充硫酸根，为增强氧气的氧化性，溶液最好显酸性，则物质为H；②根据装置图可知电池放电的本质是HCOOH在性环境中被气氧化为HCO，根据电子守恒和电荷守恒可得离子方程式为=2+2HO2HCOOˉ+O=2HCO；(3)①根分析可知HCOOD可产生和D，所以最终产物为CO和与D+

结合生；②是电解质，更容易产生和+

，更快的产生KH可与水反应生成H和KOH，生成的KOH可吸分解产生的CO，而使氢气更纯净，所具体优点是：提高释放氢气的速率，提高释

22233222223322333放出氢气的纯度。【点睛】第3小为本题难点，要注意理解图示的化分解的反应机理，首先HCOOH分生成H+和HCOO，后HCOOˉ再分解成和H

，和H+反应生成氢气。6．年江苏)吸收工厂烟气中的，有效减少对空气的污染。氨水ZnO水浊液吸收烟气22中SO后经O催化氧化，可得到硫酸盐。已知：室温下ZnSO微于水，Zn(HSO)的分布如图1所。

易溶于水；溶液中H、-SO2-的物质的量分数随(1)氨水收SO向水中通入少量SO主反应的离子方程式___________当通入SO至溶液22时，溶液中浓度最大的阴离子_填学。(2)ZnO水浊液吸收。水浊液中匀速缓慢通入SO，在开始吸收的内吸收率、222溶液pH